氧化石墨烯的還原及其在超級電容器活性炭電極中的應用研究.pdf

1、超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和鋰離子二次電池之間的一種新型的儲能器件，具有比鋰離子電池高的功率密度、優(yōu)異的循環(huán)性能而在電化學儲能領域得到廣泛關注?；钚蕴坑捎趤碓磸V泛、成本低及電化學性能穩(wěn)定而被認為是商業(yè)化前景最大的雙電層電容器電極材料，但是活性炭含有SP3雜化的碳原子，導致其電子遷移率比較低，故在超級電容器電極制備過程中需加入乙炔黑等導電劑以增加電極材料的導電性。石墨烯是碳原子以二維平面網(wǎng)狀結構排列起來的新型炭材料，具有高電導率和高電子遷

2、移率而在電化學領域得到廣泛研究。本文旨在通過在活性炭(AC)中添加石墨烯提高AC電極材料的電化學性能。
　　 為此，本文以氧化石墨為原料，采用NaBH4化學還原和氮氣保護下的熱還原制備石墨烯，探討了還原劑含量和還原溫度對還原石墨烯的比表面積、結構和形貌的影響;采用干法和濕法將石墨烯添加到AC中，通過恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗研究了添加石墨烯的AC電極材料的電化學行為。
　　 結構分析表明，采用NaBH4還原制備的石墨

3、烯(NaBH4-rGO)為明顯的皺褶形貌，隨著還原劑含量的增加NaBH4-rGO片層逐漸變小，NaBH4-rGO的團聚變得明顯，形貌也變得不規(guī)則，層間距由GO的0.822nm減小為NaBH4-rGO-12的0.358nm;采用熱還原制備的石墨烯(TRGO)也為片狀形貌，隨著熱還原溫度的升高TRGO片層剝離的程度變大，層間距由GO的0.822nm減小為TRGO-600的0.336nm。
　　 恒流充放電測試表明，在AC中添加石墨烯

4、可以增加電極材料在無機電解液和有機電解液中的質(zhì)量比電容。其中采用干法添加5wt％ TRGO-500的AC電極，在有機電解液中電流密度為1 mA/cm2時的比電容為134.6F/g，比添加乙炔黑的AC電極的比電容(114.1F/g)提高18％，添加5wt％ NaBH4-rGO-10的AC電極，在有機電解液中的比電容為143.8F/g，比添加相同含量乙炔黑的AC電極的比電容提高26％;采用濕法添加石墨烯的AC電極AC-rGO-2-1，在無機